焊接結構的疲勞評定方法

張彥華，劉 娟，杜子瑞，陶博浩

（北京航空航天大學機械工程及自動化學院，北京 100191）

焊接結構的疲勞往往起源于焊接接頭細節局部應力應變集中區域裂紋萌生和擴展。其中焊接接頭細節疲勞裂紋的萌生由焊趾（或焊根等）應力集中區的局部應力應變狀態所決定，而疲勞裂紋擴展則與裂紋（包括缺口效應在內）的局部應力強度因子相關，即局部應力強度因子是焊接接頭區疲勞裂紋擴展的主要控制參量。因此，焊接結構和焊接接頭的疲勞強度評定需要從不同層次結構尺度進行分析。目前，焊接結構或焊接接頭疲勞強度的工程評定已發展了幾種層次結構尺度的方法[1-3]，主要有名義應力評定方法、結構應力評定方法、局部應力應變評定方法和斷裂力學評定方法。比較而言，名義應力評定方法又稱為“整體法”， 局部應力應變和斷裂力學評定方法稱為“局部法”，結構應力評定方法是整體法與局部法之間的過渡。本文綜合介紹了這幾種方法在焊接結構疲勞評定中的應用。

名義應力評定方法

已有的研究表明，影響焊接接頭疲勞強度的主要因素是應力范圍和結構構造細節，其次是材料性質和焊接質量，而載荷循環特性的影響相對較小[4]。因此，以名義應力為基礎的焊接結構疲勞設計規范通常是基于應力范圍和結構細節分類進行疲勞強度設計[5]，焊接結構設計疲勞載荷應力范圍ΔσD不得超過特定結構細節規定的疲勞許用應力范圍[ΔS]，即